EP1914388A1 - Sealing element for sealing a leakage passage between a rotor and a stator of a turbomachine. - Google Patents

Sealing element for sealing a leakage passage between a rotor and a stator of a turbomachine. Download PDF

Info

Publication number
EP1914388A1
EP1914388A1 EP06022060A EP06022060A EP1914388A1 EP 1914388 A1 EP1914388 A1 EP 1914388A1 EP 06022060 A EP06022060 A EP 06022060A EP 06022060 A EP06022060 A EP 06022060A EP 1914388 A1 EP1914388 A1 EP 1914388A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bending body
sealing
rotor
sealing element
stator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06022060A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Tobias Dr. Buchal
Raoul Dr. Costamagna
Bora Dr. Kocdemir
Uwe Dr. Paul
Ursula Pickert
Joachim Dr. Schettel
Rostislav Dr. Teteruk
Volker Dr. Vosberg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP06022060A priority Critical patent/EP1914388A1/en
Publication of EP1914388A1 publication Critical patent/EP1914388A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/003Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by packing rings; Mechanical seals
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/001Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between stator blade and rotor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/02Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/164Sealings between relatively-moving surfaces the sealing action depending on movements; pressure difference, temperature or presence of leaking fluid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F16J15/3284Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings characterised by their structure; Selection of materials
    • F16J15/3288Filamentary structures, e.g. brush seals
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00Materials; Properties thereof
    • F05D2300/50Intrinsic material properties or characteristics
    • F05D2300/505Shape memory behaviour

Definitions

  • the invention relates to a sealing element for sealing a leakage gap through which a flow medium can flow between a rotor and a stator of a thermal turbomachine.
  • the invention further relates to a thermal turbomachine, in particular a gas turbine or steam turbine, which is provided with such a sealing element.
  • Thermal turbomachines such as steam or gas turbines usually have a rotatably mounted in a fixed housing rotor.
  • the fixed machine assembly of a thermal turbomachine is also referred to as a stator.
  • Between the rotor and the stator extends in the axial direction of a flow channel, in which protrude a number of combined into groups of blades or rows of blades blades.
  • the kinetic energy of the working medium flowing through the flow channel is transmitted to the rotor shaft by impulse transmission via the rotor blades.
  • the rotational energy thus generated can, for. B. be used to drive an electric generator.
  • the turbine unit In a gas turbine usually the turbine unit is preceded by a compressor unit.
  • the blades of the turbine unit and the compressor unit are preferably arranged on a common rotor shaft.
  • the compressor draws in cold ambient air, compresses it and then feeds it to a combustion chamber, where it is first mixed with a fuel and then burned.
  • the resulting gases flow at high speed into the flow channel of the turbine unit and drive their rotor.
  • the mechanical energy generated in this way is partly fed back to the thermal turbomachine and used to drive the compressor.
  • a thermal turbomachine may have guide vanes mounted on the stator and projecting into the flow channel and upstream of the rotor blades.
  • the guide vanes are usually also combined to blade rows or blade groups.
  • the task of the guide vanes is a suitable for the operation of the turbine beam guidance between successive blade rows.
  • the guide blade rows and the rotor blade rows are arranged alternately.
  • a successive unit of a row of vanes and a blade row is also referred to as a turbine stage in a turbine and as a compressor stage in a compressor.
  • the efficiency of a thermal turbomachine is among other things influenced by the gap located between the rotor and the stator.
  • This gap which is as small as possible, is also called a leakage gap.
  • the leakage current flowing in the leakage gap and deviating from the intended flow path occurs, for example, equally between the rotor shaft and the surrounding housing and between the rotor blades or guide vanes and the housing in the turbine and the compressor.
  • suitable seals between the stationary and rotating assemblies of the thermal fluid machine are used.
  • seals commonly used in gas or steam turbines are the labyrinth seal.
  • Such a seal is relatively simple and works at least in principle without significant wear over long periods of operation.
  • sealing lips or sealing rings which are installed in one or more components of the stationary and / or rotating turbine part and are projecting into the leakage gap are arranged in the manner of annular diaphragms, whose throttling effect causes a reduction of the leakage current.
  • the leakage current can be further reduced. Because of the relatively large radial and axial movements of the shaft and the housing but comparatively large residual gaps are still required, so that the efficiency of the turbomachine limiting leakage current is still quite large.
  • a wear-resistant counter-ring This may for example consist of a nickel-graphite alloy or a metallic or ceramic honeycomb structure.
  • Such constructions work satisfactorily when temporary thermal expansion differences occur between the rotor and the stator.
  • Anstreifvorêt always the risk of major machine damage when z. B. detach larger fragments of the sealing rings and are thrown at high speed against the components of the subsequent turbine stages or due to thermal distortion.
  • Such a seal may be composed of one or more bristle packages, wherein the bristles of the respective bristle pack are anchored directly in a rotor component or stator component delimiting the leakage gap or leakage channel.
  • the fixed to the respective turbine component bristles bridge the distance between the fixed and the rotating component, wherein the bristles with their free end at least during operation of the turbomachine at the opposite lying turbine component can grind. This creates a seal with only small leakage currents. Due to the elasticity of the bristles a radial movement of the two components against each other is possible to a certain extent with a relatively constant tightness.
  • An arrangement of the bristles inclined up to 45 ° to the direction of rotation reduces the risk of buckling, reduces the frictional torque and causes the brushes to close when they are pressurized.
  • a significant advantage of bristle seals is also their low installation space requirement.
  • a turbomachine in particular a gas or steam turbine, can be made extremely compact, which reduces the material requirement.
  • the bristle seals have the significant disadvantage that only limited relative radial movements between the components can be compensated. Namely, the relative movements are too large, there is a risk of damage and a subsequent loss of sealing effect. This is significant because damage to the bristle seal, the sealing effect can be almost completely lost.
  • the freely movable sections of the bristles can not be run arbitrarily long. In view of the compressive strength of the bristle seal and to avoid caused by the flow pressure of the flow medium "fluttering" of the bristles, the height of the gap between the intended for receiving the bristles metal frame and the opposite turbine component is listed as small as possible.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a sealing element of the type mentioned above, which effectively seals the leakage gap between the rotor component and the stator in each operating condition of the turbomachine, which also temporarily occurring relatively large gaps between the components should be compensated without loss of tightness.
  • the sealing element has a bending body which changes its shape as a function of its temperature.
  • the invention is based on the consideration that the leakage gap change between the rotor component and the stator component of a thermal turbomachine, in particular a gas and steam turbine, can be sealed particularly effectively by a temperature-sensitive sealing element.
  • a temperature-sensitive sealing element This makes sense, since the radial relative movements of the components during different operating phases of the turbomachine in addition to different centrifugal force and shear-induced strains and shifts is ultimately dependent on the thermal expansion processes.
  • the efficiency which increases with decreasing leakage flow, would be significantly improved in the control mode of the turbomachine. It should therefore be sought to use a temperature-controlled sealing element, so on the one hand a required large cold play between the rotor component and the stator component is ensured and on the other hand, the leakage gap is kept as small as possible in normal operation.
  • the sealing element has a bending body which bends more or less as a function of its temperature.
  • the bending body is connected at one end to the rotor component and / or the stator component.
  • the bending body acts as an actuator, whereby the additionally attached sealing element can be positioned with regard to an effective sealing of the leakage gap.
  • sealing concepts can be realized, which have not worked at all or only unsatisfactory at relatively large leakage gaps.
  • a sealing system with a lever device which is connected between the additionally mounted sealing element and the bending body acting as an actuator. In particular, so that, for example, a larger travel distance can be achieved, whereby too small deflections of the bending body can be compensated.
  • the required for the availability and reliability of the turbomachine gap between the rotor component and the stator in the stationary state of the turbomachine and during the start-up process is adjusted by the fact that the bending body is preferably more curved at standstill of the turbomachine than in rated load operation.
  • a sufficiently large "cold play” between the rotor component and the stator component can be kept.
  • the no longer required in nominal load operation "cold play” is minimized by a less bent in this operating condition of the turbomachine bending body.
  • the bending body of the sealing element is preferably formed from a bimetal, which consists of two mutually positively or cohesively connected metal layers. Due to the unequal coefficients of thermal expansion of the interconnected metals, these expand to a different extent as the ambient temperature is increased, in this case as the temperature in the leakage gap increases. As a result, the bending body bends according to its temperature. Conversely, the degree of bending of the bending body decreases again when the ambient temperature and thus also the bimetal cools again.
  • the sealing element thus adapts continuously to the temperature of the working medium and the structure surrounding the sealing element.
  • the bending body may also be formed of a memory metal, which is also known as shape memory alloy.
  • This metal is characterized by the property of "creative memory,” which can be triggered either thermally or mechanically. Even after a severe deformation, this material is able to resume a previously “embossed" shape.
  • the change in shape occurs relatively abruptly at a certain temperature, which depends on the material.
  • the timing of this change in shape of a bending body thus formed can be adjusted by selecting suitable alloys. This is as well as the use of a bimetal of the gap size adapted shape of the bending body possible.
  • the change in shape of the memory metal is advantageously subject to a two-way memory effect. This ensures that a change in shape occurs both at a temperature increase and during a cooling of the bending body, without an external load is required, whereby in a bending body formed from such a material, the provision must therefore not be done manually.
  • the change in shape between two different shapes is thus without renewed mechanically induced shape change repeatable (intrinsic two-way effect).
  • the bending body is provided with protruding from him bristle hairs.
  • This combination allows a particularly effective sealing of the leakage gap between the rotor component and the stator component.
  • the bristles can be kept rather short, since in an operating state with maximum size of the leakage gap, the bristles due to the effective as an actuator bending body does not have to fill it completely.
  • a seal without such a temperature-controlled dynamic adaptation to the gap changes by the bending body would have the consequence that especially during the start-up of the turbomachine, the bristles are heavily stressed because of their length and thus there is a high risk of buckling.
  • the sealing system described can advantageously be used at different locations between fixed and moving, in particular between fixed and rotating parts or assemblies.
  • particularly preferred is the use of temperature-sensitive sealing elements for sealing the leakage gap occurring between the rotor and the stator of a thermal turbomachine, in particular a gas or steam turbine.
  • the leakage gap can be dynamically sealed by the use of sealing elements, which have an ambient temperature adapting shape. Because the size of the leakage gap is based essentially on a different thermal expansion of the rotor and stator of a thermal fluid machine, such a sealing system for gap sealing is particularly suitable. In particular, in the execution of a classic labyrinth seal thus creates an extremely low-wear system, which also has an excellent sealing effect.
  • the steam turbine 2 has a number of rotatable blades 6 connected to the turbine shaft 4.
  • the blades 6 are each arranged in a ring shape on the turbine shaft 4 and thus form a number of blade rings or blade rows.
  • the steam turbine 2 comprises a number of fixed guide vanes 8, which are likewise fixed in a ring shape to form turbine blade rings or rows of vanes on a turbine housing 10 of the steam turbine 2.
  • the guide vanes 8 can also be fastened to an inner housing arranged inside the outer turbine housing 10 or to guide blade carriers.
  • the steam D flows through the flow channel 12 in a direction parallel to the central axis 16 of the steam turbine 2 extending main flow direction, where it relaxes work and thereby drives the turbine shaft 4 by impulse transmission to the blades 6.
  • the guide vanes 8 serve to guide the flow of the steam D, which is provided as the working medium, between in each case two rows of blades viewed successively in the direction of flow.
  • a successive pair of a ring of vanes 8 or a row of vanes and a ring of blades 6 or a blade row is also referred to as a turbine stage.
  • the relaxed after flowing through the expansion section steam D accumulates in an end arranged in the steam turbine 2 outlet region 18 and is discharged via a line not shown here from the turbine housing 10.
  • the pressure gradient across the blades causes a thrust in the direction of flow.
  • This thrust is compensated by a thrust balance piston 20, which is also acted upon on the side facing away from the flow channel 12 with pressurized steam D, to a defined residual thrust.
  • the entirety of the fixed turbine parts that is to say the turbine housing 10 together with the guide vanes 8, is also referred to as stator 21.
  • the rotating parts, so the turbine shaft 4 with the blades 6, are referred to in their entirety as a turbine rotor or rotor 22.
  • leakage currents of the steam D occurring at various points between the rotor 22 and the stator 21 of the steam turbine 2 should be minimized.
  • Such leakage flows occur, for example, within the annular leakage gaps 26 between the turbine shaft 4 and the respective edge portion of the turbine housing 10 positioned in the axial direction in the axial direction, whereby vapor D escapes into the environment.
  • Also undesirable is an overflow of the steam D within the lying between the thrust balance piston 20 and the turbine housing 10 leakage gap 27.
  • the steam turbine 2 has a number of shaft seals 30 for sealing the leakage gaps 26 between the turbine shaft 4 and the turbine housing 10 and a thrust balance piston seal 32 for sealing the leakage gap 27 between the thrust balance piston 20 and the turbine housing 10 , Furthermore, sealing elements 34 are provided for sealing the leakage gaps 28, 30 between the respective guide blade cover strip and the rotor 22 or between the respective blade cover strip and the turbine housing 10.
  • the seals 30, 32, 34 between the rotor 22 and the stator 21 of the steam turbine 2 are indicated only schematically in FIG. 1 and will be explained in more detail below.
  • the sealing arrangements 36 shown in detail in FIGS. 2 to 8 each show a sealing system between the rotor 22 and the stator 21 of the steam turbine 2, which may be a shaft seal 30, a thrust balance piston seal 32 or a turbine blade seal 34.
  • the seal assembly 36 is anchored to a seal carrier element 38, 40 of a turbine component.
  • the turbine component is a rotor component 38 and a stator component 40.
  • the sealing elements 32 comprising a sealing body 42 shown in FIGS. 2 to 8 are connected at one end to the rotor component 38 or the stator component 40 of the steam turbine 2, while the free end projects into the leakage gap 26.
  • FIGS. 2A and 3A show bending bodies 42 bent in the flow direction 44 at an ambient temperature corresponding to the stoppage of the steam turbine 2.
  • the between the free end of the bending body 42 and the stator 40th Occurring residual gap 46 is necessary to compensate for the different thermal expansion between the rotor 22 and the stator 21.
  • This residual gap 46 should be sufficiently large for the starting process of the steam turbine 2, so that the rotor 22, which reaches the operating temperature faster than the turbine housing 10 of the steam turbine 2, does not collide with the turbine housing 10.
  • the degree of bending of the bending body 42 the residual gap 46 can be preset according to the operational gap change between the rotor 22 and the stator 21.
  • FIGS. 2A and 2B A bending body 42 formed from a memory metal is shown in FIGS. 2A and 2B, wherein the bending body is connected at one end to the rotor component 38.
  • 2A shows a bending body projecting into the leakage gap 26, strongly bent at a location of the memory metal
  • FIG. 2B shows a bending body 42 with a straight shape that projects into the leakage gap 26 with its free end.
  • the bending body 42 formed from a memory metal is subject to a two-way effect. That is, a defined change in shape of the bending body 42 occurs both during its heating and during its cooling.
  • FIGS. 3A and 3B show a bending body which is connected to the rotor 38 in a material and / or form-locking manner.
  • this bending element 42 which acts as a sealing element 34, is made of a bimetal formed, which changes its shape continuously with a temperature change of the bending body 42, in contrast to a bending body formed of a memory metal.
  • Leckagespaltabdichtung is designed as a labyrinth seal and comprises three in the flow direction 44 of the working medium of the steam turbine 2 successively arranged from a memory metal formed bending body 42, wherein the degree of bending of the sealing elements 34 seen opposite to the flow direction 44 increases.
  • the sealing elements 34 are bent unequally strongly in accordance with a temperature profile in the leakage gap 26 or correspondingly differently adjusted deformation temperature.
  • the temperature profile shown in this figure corresponds to a continuous increase in temperature in the flow direction 44 of the working medium of the steam turbine 2.
  • FIG. 1 A sealing arrangement 36 with three sealing elements 34 arranged in succession on the stator component 40 in the flow direction 44 is shown in FIG.
  • Each of the bending bodies 42 is formed from a bimetal, wherein the bending body 42 arranged centrally in the flow direction projects with its free end into a recess 48 introduced through a rotor component 38 and extending in the periphery of the rotor.
  • FIG. 6 shows three bending bodies 42 acting successively on the stator component 40 in the flow direction 44 as effective sealing elements 34, wherein each bending body 42 is bent counter to the flow direction 44.
  • a seal arrangement 36 in the embodiment of a labyrinth seal in which the bending bodies 42 acting as sealing elements 34 are arranged alternately one behind the other on the stator component 40 and on the rotor component 38 as seen in the flow direction 44 is shown in FIG.
  • the bending bodies have a shape bent counter to the flow direction 44.
  • FIG. 8 shows a multiply bent bending body 42 consisting of a memory metal, for example a NiTi, CuZn or FeNiAl alloy, at the free end of which bristles 50 are attached to improve the sealing effect.
  • a memory metal for example a NiTi, CuZn or FeNiAl alloy
  • the thermodynamic efficiency increases significantly compared to the sealing elements 34 shown in the preceding figures.
  • Another essential advantage of this seal arrangement is the combination of a bristle seal with the bending body 42 according to the invention, which is effective as an actor.
  • the bending body 42 is connected at one end to the rotor 38 positively and / or non-positively. From the free end of the bending body 42 are projecting into the leakage gap bristles 50 from.
  • the controller d. H. the opening and closing of the seal is in such a seal arrangement in interaction with the temperature difference occurring in the leakage gap.
  • the leakage current depends on the respective sealing position.
  • the sealing system created in this way has very good sealing properties even with large changes in the gap width 26.
  • sealing element In the embodiment, the operation of the respective sealing element is explained with reference to a steam turbine.
  • sealing elements can also be used in other suitable systems or thermal turbomachines, preferably in stationary gas turbines.

Abstract

The seal (34) has a bending body (42), which changes its form based on its temperature, where a bending body is formed of a bi-metal, and the bending body is provided with brushing hairs. The bending body is highly bent or kinked in temperature of the bending body, which corresponds to a idleness of a turbo machine, than in temperature, which corresponds to a full load operation of the associated turbo machine. An independent claim is also included for a thermal turbo machine with a rotor and a stator.

Description

Die Erfindung betrifft ein Dichtelement zur Abdichtung eines von einem Strömungsmedium durchströmbaren Leckagespalts zwischen einem Rotor und einem Stator einer thermischen Strömungsmaschine. Die Erfindung betrifft weiterhin eine thermische Strömungsmaschine, insbesondere eine Gasturbine oder Dampfturbine, welche mit einem solchen Dichtelement versehen ist.The invention relates to a sealing element for sealing a leakage gap through which a flow medium can flow between a rotor and a stator of a thermal turbomachine. The invention further relates to a thermal turbomachine, in particular a gas turbine or steam turbine, which is provided with such a sealing element.

Thermische Strömungsmaschinen wie Dampf- oder Gasturbinen weisen üblicherweise einen in einem feststehenden Gehäuse drehbar gelagerten Rotor auf. Die feststehende Maschinenbaugruppe einer thermischen Strömungsmaschine wird auch als Stator bezeichnet. Zwischen dem Rotor und dem Stator verläuft in axialer Richtung ein Strömungskanal, in den eine Anzahl von zu Schaufelgruppen oder Schaufelreihen zusammengefasste Laufschaufeln hineinragen. Die kinetische Energie des durch den Strömungskanal strömenden Arbeitsmediums wird durch Impulsübertragung über die Laufschaufeln auf die Rotorwelle übertragen. Die somit erzeugte Rotationsenergie kann z. B. zum Antrieb eines elektrischen Generators genutzt werden.Thermal turbomachines such as steam or gas turbines usually have a rotatably mounted in a fixed housing rotor. The fixed machine assembly of a thermal turbomachine is also referred to as a stator. Between the rotor and the stator extends in the axial direction of a flow channel, in which protrude a number of combined into groups of blades or rows of blades blades. The kinetic energy of the working medium flowing through the flow channel is transmitted to the rotor shaft by impulse transmission via the rotor blades. The rotational energy thus generated can, for. B. be used to drive an electric generator.

Bei einer Gasturbine ist üblicherweise der Turbineneinheit eine Verdichtereinheit vorgeschaltet. Dabei sind die Laufschaufeln der Turbineneinheit und der Verdichtereinheit vorzugsweise auf einer gemeinsamen Rotorwelle angeordnet. Der Verdichter saugt kalte Umgebungsluft an, verdichtet sie und führt sie dann einer Brennkammer zu, in der sie mit einem Brennstoff zuerst vermischt und dann verbrannt wird. Die dabei entstehenden Gase strömen mit hoher Geschwindigkeit in den Strömungskanal der Turbineneinheit und treiben deren Rotor an. Die auf diese Weise erzeugte mechanische Energie wird zum Teil wieder der thermischen Strömungsmaschine zugeführt und zum Antrieb des Verdichters genutzt.In a gas turbine usually the turbine unit is preceded by a compressor unit. The blades of the turbine unit and the compressor unit are preferably arranged on a common rotor shaft. The compressor draws in cold ambient air, compresses it and then feeds it to a combustion chamber, where it is first mixed with a fuel and then burned. The resulting gases flow at high speed into the flow channel of the turbine unit and drive their rotor. The mechanical energy generated in this way is partly fed back to the thermal turbomachine and used to drive the compressor.

Eine thermische Strömungsmaschine kann am Stator angebrachte, in den Strömungskanal hineinragende und den Laufschaufeln vorgeschaltete Leitschaufeln aufweisen. Die Leitschaufeln sind üblicherweise ebenfalls zu Schaufelreihen oder Schaufelgruppen zusammengefasst. Aufgabe der Leitschaufeln ist eine für den Betrieb der Turbine geeignete Strahlführung zwischen aufeinander folgenden Laufschaufelreihen. In der Regel sind die Leitschaufelreihen und die Laufschaufelreihen alternierend angeordnet. Eine aufeinander folgende Einheit von einer Leitschaufelreihe und einer Laufschaufelreihe wird bei einer Turbine auch als Turbinenstufe und bei einem Verdichter als Verdichterstufe bezeichnet.A thermal turbomachine may have guide vanes mounted on the stator and projecting into the flow channel and upstream of the rotor blades. The guide vanes are usually also combined to blade rows or blade groups. The task of the guide vanes is a suitable for the operation of the turbine beam guidance between successive blade rows. In general, the guide blade rows and the rotor blade rows are arranged alternately. A successive unit of a row of vanes and a blade row is also referred to as a turbine stage in a turbine and as a compressor stage in a compressor.

Der Wirkungsgrad einer thermischen Strömungsmaschine wird unter anderem auch durch den zwischen dem Rotor und dem Stator gelegenen Spalt beeinflusst. Dieser möglichst klein zu haltende Spalt wird auch als Leckagespalt bezeichnet. Der im Leckagespalt strömende, vom vorgesehenen Strömungsweg abweichende Leckagestrom tritt beispielsweise zwischen der Rotorwelle und dem umliegenden Gehäuse und zwischen den Lauf- oder Leitschaufeln und dem Gehäuse bei der Turbine und dem Verdichter gleichermaßen auf. Um die dadurch hervorgerufenen Leistungsverluste möglichst gering zu halten, kommen geeignete Dichtungen zwischen den stationären und rotierenden Baugruppen der thermischen Strömungsmaschine zum Einsatz.The efficiency of a thermal turbomachine is among other things influenced by the gap located between the rotor and the stator. This gap, which is as small as possible, is also called a leakage gap. The leakage current flowing in the leakage gap and deviating from the intended flow path occurs, for example, equally between the rotor shaft and the surrounding housing and between the rotor blades or guide vanes and the housing in the turbine and the compressor. In order to keep the resulting power losses as low as possible, suitable seals between the stationary and rotating assemblies of the thermal fluid machine are used.

Eine bei Gas- oder Dampfturbinen häufig eingesetzte Dichtungsart ist die Labyrinthdichtung. Eine derartige Dichtung ist verhältnismäßig einfach aufgebaut und funktioniert zumindest im Prinzip ohne nennenswerten Verschleiß über lange Betriebszeiten. Dabei sind in der Art von Ringblenden in eine oder mehrere Komponenten des feststehenden und/oder des rotierenden Turbinenteils eingebaute und in den Leckagespalt hineinragende Dichtlippen oder Dichtringe angeordnet, deren Drosselwirkung eine Reduktion des Leckagestromes bewirkt. Durch die Hintereinanderschaltung mehrerer Profilblenden, gegebenenfalls durch eine gestufte oder verzahnte Ausführung der Labyrinthe, kann der Leckagestrom noch weiter herabgesetzt werden. Wegen der verhältnismäßig großen Radial- und Axialbewegungen der Welle und auch des Gehäuses sind aber dennoch vergleichsweise große Restspalte erforderlich, so dass der den Wirkungsgrad der Strömungsmaschine begrenzende Leckagestrom immer noch recht groß ist.One type of seal commonly used in gas or steam turbines is the labyrinth seal. Such a seal is relatively simple and works at least in principle without significant wear over long periods of operation. In this case, sealing lips or sealing rings which are installed in one or more components of the stationary and / or rotating turbine part and are projecting into the leakage gap are arranged in the manner of annular diaphragms, whose throttling effect causes a reduction of the leakage current. By the series connection of several profile panels, possibly by a stepped or toothed version In the labyrinths, the leakage current can be further reduced. Because of the relatively large radial and axial movements of the shaft and the housing but comparatively large residual gaps are still required, so that the efficiency of the turbomachine limiting leakage current is still quite large.

Um die Spalte so klein wie möglich zu halten, lässt man gelegentlich auch zu, dass die Dichtstreifen in einen verschleißfähigen Gegenring einschneiden. Dieser kann beispielsweise aus einer Nickel-Graphit-Legierung oder einer metallischen oder keramischen Wabenstruktur bestehen. Solche Konstruktionen funktionieren befriedigend, wenn zwischen dem Rotor und dem Stator zeitweilige thermische Dehnungsdifferenzen auftreten. Bei modernen Hochleistungs-Strömungsmaschinen gibt es jedoch außer den zeitlich unterschiedlich verlaufenden thermischen Ausdehnungen der Bauteile auch noch beträchtliche radiale Auslenkungen durch hohe radiale Beschleunigung des Rotors sowie schubbedingte Biegung des Gehäuses. Schneiden die Dichtstreifen dabei sehr tief in die Gegenringe ein, führt dies zu einer Verschlechterung des Dichtverhaltens. Außerdem bergen derartige Anstreifvorgänge immer wieder die Gefahr größerer Maschinenschäden, wenn sich z. B. größere Bruchstücke von den Dichtringen ablösen und mit hoher Geschwindigkeit gegen die Komponenten der nachfolgenden Turbinenstufen geschleudert werden oder infolge thermischer Verkrümmung.In order to keep the gaps as small as possible, it is occasionally permitted to cut the sealing strips into a wear-resistant counter-ring. This may for example consist of a nickel-graphite alloy or a metallic or ceramic honeycomb structure. Such constructions work satisfactorily when temporary thermal expansion differences occur between the rotor and the stator. In modern high-performance turbomachinery, however, there are not only the temporally different thermal expansion of the components but also considerable radial deflections due to high radial acceleration of the rotor and thrust-induced bending of the housing. If the sealing strips cut very deeply into the counter rings, this leads to a deterioration of the sealing behavior. In addition, such Anstreifvorgänge always the risk of major machine damage when z. B. detach larger fragments of the sealing rings and are thrown at high speed against the components of the subsequent turbine stages or due to thermal distortion.

Eine weitere alternative Dichtung ist die aus einem Borstenkranz bestehende Bürstendichtung. Eine derartige Dichtung kann aus einem oder mehreren Borstenpaketen zusammengesetzt sein, wobei die Borsten des jeweiligen Borstenpaketes direkt in einer den Leckagespalt oder Leckagekanal begrenzenden Rotorkomponente oder Statorkomponente verankert sind. Die an der jeweiligen Turbinenkomponente fixierten Borsten überbrücken die Distanz zwischen dem feststehenden und dem rotierenden Bauteil, wobei die Borsten mit ihrem freien Ende zumindest während des Betriebs der Strömungsmaschine an der gegenüber liegenden Turbinenkomponente schleifen können. Dadurch entsteht eine Dichtung mit nur geringen Leckageströmen. Aufgrund der Elastizität der Borsten ist bei relativ konstant bleibender Dichtheit eine Radialbewegung der beiden Komponenten gegeneinander bis zu einem gewissen Grad möglich. Eine bis zu 45° zur Rotationsrichtung geneigte Anordnung der Borsten reduziert dabei die Knickgefahr, verringert das Reibmoment und bewirkt, dass die Bürsten sich schließen wenn sie mit Druck beaufschlagt werden. Ein wesentlicher Vorteil der Borstendichtungen besteht außerdem in ihrem geringen Einbauraumbedarf. Dadurch kann eine Strömungsmaschine, insbesondere eine Gas- oder Dampfturbine, ausgesprochen kompakt ausgeführt werden, was den Materialbedarf verringert.Another alternative seal is the bristle rim brush seal. Such a seal may be composed of one or more bristle packages, wherein the bristles of the respective bristle pack are anchored directly in a rotor component or stator component delimiting the leakage gap or leakage channel. The fixed to the respective turbine component bristles bridge the distance between the fixed and the rotating component, wherein the bristles with their free end at least during operation of the turbomachine at the opposite lying turbine component can grind. This creates a seal with only small leakage currents. Due to the elasticity of the bristles a radial movement of the two components against each other is possible to a certain extent with a relatively constant tightness. An arrangement of the bristles inclined up to 45 ° to the direction of rotation reduces the risk of buckling, reduces the frictional torque and causes the brushes to close when they are pressurized. A significant advantage of bristle seals is also their low installation space requirement. As a result, a turbomachine, in particular a gas or steam turbine, can be made extremely compact, which reduces the material requirement.

Jedoch weisen die Borstendichtungen den entscheidenden Nachteil auf, dass nur begrenzte radiale Relativbewegungen zwischen den Komponenten ausgeglichen werden können. Werden nämlich die Relativbewegungen zu groß, so besteht die Gefahr einer Beschädigung und eines nachfolgenden Verlustes an Dichtwirkung. Dieser ist signifikant, da bei Beschädigung der Borstendichtung die Dichtwirkung nahezu vollständig verloren gehen kann. Die frei beweglichen Abschnitte der Borsten lassen sich auch nicht beliebig lang ausführen. Im Hinblick auf die Druckbelastbarkeit der Borstendichtung und zur Vermeidung einer durch den Strömungsdruck des Strömungsmediums hervorgerufenen "Flatterneigung" der Borsten wird die Höhe des Spaltes zwischen der zur Aufnahme der Borsten vorgesehenen Metallfassung und der gegenüber liegenden Turbinenkomponente vielmehr so klein wie möglich aufgeführt. Ein Kontakt einer derartigen Fassung oder Aufnahme für die Borsten, die oftmals auch eine in den Leckageraum hineinragende Stützwand für die Borsten umfasst, mit der gegenüber liegenden Turbinenkomponente muss auf alle Fälle vermieden werden, um größere Beschädigungen der umliegenden Bauteile oder im Extremfall der gesamten Turbineneinheit zu verhindern. Wünschenswert wäre es, die oben genannten Probleme bei der Abdichtung des Leckagespalts zu vermeiden und ein Dichtungssystem anzugeben, welches bei allen Betriebszuständen der Strömungsmaschine bei hoher Lebensdauer eine gute Dichtheit gewährleistet. Die Dichtung sollte tolerant gegenüber Spaltbreitenänderungen sein, indem diese verschiedene Breiten abdecken kann.However, the bristle seals have the significant disadvantage that only limited relative radial movements between the components can be compensated. Namely, the relative movements are too large, there is a risk of damage and a subsequent loss of sealing effect. This is significant because damage to the bristle seal, the sealing effect can be almost completely lost. The freely movable sections of the bristles can not be run arbitrarily long. In view of the compressive strength of the bristle seal and to avoid caused by the flow pressure of the flow medium "fluttering" of the bristles, the height of the gap between the intended for receiving the bristles metal frame and the opposite turbine component is listed as small as possible. Contact of such a socket or receptacle for the bristles, which often also includes a projecting into the leakage space support wall for the bristles, with the opposite turbine component must be avoided in any case, to greater damage to the surrounding components or in the extreme case of the entire turbine unit prevent. It would be desirable to avoid the above-mentioned problems in the sealing of the leakage gap and to specify a sealing system, which in all operating conditions of the turbomachine at high durability ensures good tightness. The gasket should be tolerant of gap width variations by being able to cover different widths.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Dichtelement der eingangs genannten Art anzugeben, welches den Leckagespalt zwischen der Rotorkomponente und der Statorkomponente in jedem Betriebszustand der Strömungsmaschine effektiv abdichtet, wobei auch zeitweise auftretende relativ große Spalte zwischen den Komponenten ohne Dichtheitsverlust kompensiert werden sollen.The invention is therefore an object of the invention to provide a sealing element of the type mentioned above, which effectively seals the leakage gap between the rotor component and the stator in each operating condition of the turbomachine, which also temporarily occurring relatively large gaps between the components should be compensated without loss of tightness.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem das Dichtelement einen Biegekörper aufweist, der in Abhängigkeit von seiner Temperatur seine Form verändert.This object is achieved according to the invention in that the sealing element has a bending body which changes its shape as a function of its temperature.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass die Leckagespaltänderung zwischen der Rotorkomponente und der Statorkomponente einer thermischen Strömungsmaschine, insbesondere einer Gas- und Dampfturbine, besonders effektiv durch ein temperatursensitives Dichtelement abgedichtet werden kann. Dies ist sinnvoll, da die radialen Relativbewegungen der Komponenten während verschiedener Betriebsphasen der Strömungsmaschine neben unterschiedlicher Fliehkraft- und schubbedingter Dehnungen und Verschiebungen schlussendlich von den thermischen Ausdehnungsvorgängen abhängig ist. Durch ein derartiges Dichtungskonzept würde der Wirkungsgrad, welcher mit kleiner werdender Leckageströmung ansteigt, im Regelbetrieb der Strömungsmaschine entscheidend verbessert werden. Es sollte daher angestrebt werden, ein temperaturgesteuertes Dichtelement einzusetzen, damit einerseits ein erforderliches großes Kaltspiel zwischen der Rotorkomponente und der Statorkomponente gewährleistet ist und andererseits der Leckagespalt im Regelbetrieb möglichst klein gehalten wird.The invention is based on the consideration that the leakage gap change between the rotor component and the stator component of a thermal turbomachine, in particular a gas and steam turbine, can be sealed particularly effectively by a temperature-sensitive sealing element. This makes sense, since the radial relative movements of the components during different operating phases of the turbomachine in addition to different centrifugal force and shear-induced strains and shifts is ultimately dependent on the thermal expansion processes. By such a sealing concept, the efficiency, which increases with decreasing leakage flow, would be significantly improved in the control mode of the turbomachine. It should therefore be sought to use a temperature-controlled sealing element, so on the one hand a required large cold play between the rotor component and the stator component is ensured and on the other hand, the leakage gap is kept as small as possible in normal operation.

Es ist daher wünschenswert, ein Dichtungssystem einzusetzen, welches in Abhängigkeit der Temperatur im Leckagespalt zwischen der Rotorkomponente und der Statorkomponente seine Form derart ändert, dass in jedem Betriebszustand nur ein minimaler vom Strömungsmedium durchströmbarer Restspalt bestehen bleibt. Das Dichtelement weist dafür einen Biegekörper auf, der sich in Abhängigkeit von seiner Temperatur mehr oder weniger krümmt. Dabei ist der Biegekörper an einem Ende mit der Rotorkomponente und/oder der Statorkomponente verbunden. Ein auf diese Weise geschaffenes System gleicht auch große Veränderungen der Spaltgeometrie aus.It is therefore desirable to use a sealing system which, depending on the temperature in the leakage gap between the rotor component and the stator component changes its shape in such a way that in each operating state only a minimal residual gap permeable by the flow medium remains. For this purpose, the sealing element has a bending body which bends more or less as a function of its temperature. In this case, the bending body is connected at one end to the rotor component and / or the stator component. A system created in this way also compensates for large changes in the gap geometry.

Zur Sicherstellung einer besonders hohen Dichtigkeit ist in besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Biegekörper mit einem vorzugsweise an dem freien Ende des Biegekörpers angebrachten zusätzlichen Dichtelement versehen. Bei einem derartig ausgeführten Dichtungssystem ist der Biegekörper als Aktor wirksam, wodurch das zusätzlich angebrachte Dichtelement hinsichtlich einer effektiven Abdichtung des Leckagespaltes positioniert werden kann. Somit können Dichtungskonzepte verwirklicht werden, welche bei relativ großen Leckagespalten bisher überhaupt nicht oder nur unbefriedigend funktioniert haben. Denkbar ist auch ein solches Dichtungssystem mit einer Hebelvorrichtung, welche zwischen den zusätzlich angebrachten Dichtelement und den als Aktor wirksamen Biegekörper geschaltet ist. Insbesondere ist damit beispielsweise ein größerer Stellweg erreichbar, wodurch zu geringe Auslenkungen des Biegekörpers kompensiert werden.To ensure a particularly high density of the bending body is provided with a preferably attached to the free end of the bending body additional sealing element in a particularly advantageous embodiment. In a sealing system designed in this way, the bending body acts as an actuator, whereby the additionally attached sealing element can be positioned with regard to an effective sealing of the leakage gap. Thus, sealing concepts can be realized, which have not worked at all or only unsatisfactory at relatively large leakage gaps. Also conceivable is such a sealing system with a lever device which is connected between the additionally mounted sealing element and the bending body acting as an actuator. In particular, so that, for example, a larger travel distance can be achieved, whereby too small deflections of the bending body can be compensated.

Der für die Verfügbarkeit und Betriebssicherheit der Strömungsmaschine erforderliche Spalt zwischen der Rotorkomponente und der Statorkomponente im stationären Zustand der Strömungsmaschine und während deren Anfahrvorgangs wird dadurch eingestellt, dass der Biegekörper bei Stillstand der Strömungsmaschine vorzugsweise mehr gekrümmt ist als im Nennlastbetrieb. Damit kann ein ausreichend großes "Kaltspiel" zwischen dem der Rotorkomponente und der Statorkomponente vorgehalten werden. Das im Nennlastbetrieb nicht mehr benötigte "Kaltspiel" wird durch einen in diesem Betriebszustand der Strömungsmaschine weniger gebogenen Biegekörper minimiert.The required for the availability and reliability of the turbomachine gap between the rotor component and the stator in the stationary state of the turbomachine and during the start-up process is adjusted by the fact that the bending body is preferably more curved at standstill of the turbomachine than in rated load operation. Thus, a sufficiently large "cold play" between the rotor component and the stator component can be kept. The no longer required in nominal load operation "cold play" is minimized by a less bent in this operating condition of the turbomachine bending body.

Der Biegekörper des Dichtelementes ist vorzugsweise aus einem Bimetall gebildet, welches aus zwei miteinander form- oder stoffschlüssig verbundenen Metallschichten besteht. Aufgrund der ungleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der miteinander verbundenen Metalle dehnen diese sich bei Erhöhung der Umgebungstemperatur, in diesem Fall bei einer Erhöhung der Temperatur im Leckagespalt, unterschiedlich stark aus. Infolge dessen verbiegt sich der Biegekörper entsprechend seiner Temperatur. Umgekehrt nimmt der Grad der Verbiegung des Biegekörpers wieder ab, wenn sich die Umgebungstemperatur und damit auch das Bimetall wieder abkühlt. Das Dichtelement passt sich damit kontinuierlich der Temperatur des Arbeitsmediums und der des Dichtelements umgebenen Struktur an.The bending body of the sealing element is preferably formed from a bimetal, which consists of two mutually positively or cohesively connected metal layers. Due to the unequal coefficients of thermal expansion of the interconnected metals, these expand to a different extent as the ambient temperature is increased, in this case as the temperature in the leakage gap increases. As a result, the bending body bends according to its temperature. Conversely, the degree of bending of the bending body decreases again when the ambient temperature and thus also the bimetal cools again. The sealing element thus adapts continuously to the temperature of the working medium and the structure surrounding the sealing element.

In alternativer oder zusätzlicher vorteilhafter Weiterbildung kann der Biegekörper auch aus einem Memorymetall gebildet sein, welches auch als Formgedächtnislegierung bekannt ist. Dieses Metall ist gekennzeichnet durch die Eigenschaft der "Gestalterinnerung", die entweder thermisch oder mechanisch ausgelöst werden kann. Selbst nach einer starken Deformation ist dieses Material in der Lage, eine zuvor "eingeprägte" Gestalt wieder anzunehmen. Im Gegensatz zum Bimetall tritt die Formänderung ab einer bestimmten, vom Material abhängigen Temperatur relativ sprunghaft auf. Der Zeitpunkt dieser Formänderung eines derart gebildeten Biegekörpers kann durch die Auswahl geeigneter Legierungen eingestellt werden. Damit ist wie auch beim Einsatz eines Bimetalls eine der Spaltgröße angepasste Form des Biegekörpers möglich.In an alternative or additional advantageous development of the bending body may also be formed of a memory metal, which is also known as shape memory alloy. This metal is characterized by the property of "creative memory," which can be triggered either thermally or mechanically. Even after a severe deformation, this material is able to resume a previously "embossed" shape. In contrast to the bimetal, the change in shape occurs relatively abruptly at a certain temperature, which depends on the material. The timing of this change in shape of a bending body thus formed can be adjusted by selecting suitable alloys. This is as well as the use of a bimetal of the gap size adapted shape of the bending body possible.

Die Formänderung des Memorymetalls unterliegt dabei vorteilhafterweise einem Zweiweg-Memory-Effekt. Damit wird erreicht, dass eine Formänderung sowohl bei einer Temperaturerhöhung als auch bei einer Abkühlung des Biegekörpers, ohne dass eine externe Last erforderlich ist, eintritt, wodurch bei einem aus einem derartigen Material gebildeten Biegekörper die Rückstellung somit nicht manuell erfolgen muss. Die Formänderung zwischen zwei unterschiedlichen Gestalten ist also ohne erneute mechanisch ausgelöste Gestaltänderung vielfach wiederholbar (intrinsischer Zwei-Wege-Effekt).The change in shape of the memory metal is advantageously subject to a two-way memory effect. This ensures that a change in shape occurs both at a temperature increase and during a cooling of the bending body, without an external load is required, whereby in a bending body formed from such a material, the provision must therefore not be done manually. The change in shape between two different shapes is thus without renewed mechanically induced shape change repeatable (intrinsic two-way effect).

In weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung ist der Biegekörper mit von ihm abstehenden Borstenhaaren versehen. Durch diese Kombination ist eine besonders effektive Abdichtung des Leckagespalts zwischen der Rotorkomponente und der Statorkomponente möglich. Gegenüber bereits bekannten Borstendichtungen können die Borsten eher kurz gehalten werden, da bei einem Betriebszustand mit maximaler Größe des Leckagespaltes die Borsten aufgrund des als Aktor wirksamen Biegekörpers diesen nicht vollständig ausfüllen müssen. Eine Abdichtung ohne eine solche temperaturgesteuerte dynamische Anpassung an die Spaltänderungen durch den Biegekörper hätte zur Folge, dass insbesondere während des Anfahrvorgangs der Strömungsmaschine die Borsten aufgrund ihrer Länge stark beansprucht werden und dadurch eine hohe Knickgefahr besteht.In a further advantageous embodiment of the bending body is provided with protruding from him bristle hairs. This combination allows a particularly effective sealing of the leakage gap between the rotor component and the stator component. Compared with already known bristle seals, the bristles can be kept rather short, since in an operating state with maximum size of the leakage gap, the bristles due to the effective as an actuator bending body does not have to fill it completely. A seal without such a temperature-controlled dynamic adaptation to the gap changes by the bending body would have the consequence that especially during the start-up of the turbomachine, the bristles are heavily stressed because of their length and thus there is a high risk of buckling.

Das beschriebene Dichtungssystem kann auf vorteilhafte Weise an verschiedenen Stellen zwischen feststehenden und bewegten, insbesondere zwischen feststehenden und rotierenden Teilen oder Baugruppen, zum Einsatz kommen. Besonders bevorzugt ist jedoch der Einsatz der temperatursensitiven Dichtelemente zum Abdichten des zwischen dem Rotor und dem Stator auftretenden Leckagespalts einer thermischen Strömungsmaschine, insbesondere einer Gas- oder Dampfturbine.The sealing system described can advantageously be used at different locations between fixed and moving, in particular between fixed and rotating parts or assemblies. However, particularly preferred is the use of temperature-sensitive sealing elements for sealing the leakage gap occurring between the rotor and the stator of a thermal turbomachine, in particular a gas or steam turbine.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch den Einsatz von Dichtelementen, welche eine sich der Umgebungstemperatur anpassende Form aufweisen, der Leckagespalt dynamisch abgedichtet werden kann. Dadurch, dass die Größe des Leckagespalts wesentlich auf einer unterschiedlichen thermischen Ausdehnung von Rotor und Stator einer thermischen Strömungsmaschine beruht, ist ein derartiges Dichtungssystem zur Spaltabdichtung besonders geeignet. Insbesondere in der Ausführung einer klassischen Labyrinthdichtung entsteht somit ein außerordentlich verschleißarmes System, das zudem eine hervorragende Dichtwirkung aufweist.The advantages achieved by the invention are, in particular, that the leakage gap can be dynamically sealed by the use of sealing elements, which have an ambient temperature adapting shape. Because the size of the leakage gap is based essentially on a different thermal expansion of the rotor and stator of a thermal fluid machine, such a sealing system for gap sealing is particularly suitable. In particular, in the execution of a classic labyrinth seal thus creates an extremely low-wear system, which also has an excellent sealing effect.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

FIG 1
eine schematische Darstellung einer Dampfturbine im Längsschnitt, und
FIG 2 bis 8
jeweils eine Dichtungsanordnung mit einer Anzahl von Dichtelementen.
An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Show:
FIG. 1
a schematic representation of a steam turbine in longitudinal section, and
FIGS. 2 to 8
each a seal assembly with a number of sealing elements.

Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.Identical parts are provided with the same reference numerals in all figures.

FIG 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Dampfturbine 2 als ein Beispiel für eine thermische Strömungsmaschine. Die Dampfturbine 2 weist eine Anzahl von mit der Turbinenwelle 4 verbundenen, rotierbaren Laufschaufeln 6 auf. Die Laufschaufeln 6 sind jeweils kranzförmig an der Turbinenwelle 4 angeordnet und bilden somit eine Anzahl von Laufschaufelkränzen oder Laufschaufelreihen. Weiterhin umfasst die Dampfturbine 2 eine Anzahl von feststehenden Leitschaufeln 8, die ebenfalls kranzförmig unter Bildung von Leitschaufelkränzen oder Leitschaufelreihen an einem Turbinengehäuse 10 der Dampfturbine 2 befestigt sind. Die Leitschaufeln 8 können abweichend von der Darstellung in FIG 1 auch an einem innerhalb des äußeren Turbinengehäuses 10 angeordneten Innengehäuse oder an Leitschaufelträgern befestigt sein.1 shows a longitudinal section through a steam turbine 2 as an example of a thermal turbomachine. The steam turbine 2 has a number of rotatable blades 6 connected to the turbine shaft 4. The blades 6 are each arranged in a ring shape on the turbine shaft 4 and thus form a number of blade rings or blade rows. Furthermore, the steam turbine 2 comprises a number of fixed guide vanes 8, which are likewise fixed in a ring shape to form turbine blade rings or rows of vanes on a turbine housing 10 of the steam turbine 2. Deviating from the illustration in FIG. 1, the guide vanes 8 can also be fastened to an inner housing arranged inside the outer turbine housing 10 or to guide blade carriers.

Der von der Turbinenwelle 4 und dem Turbinengehäuse 10 begrenzte Strömungskanal 12, der auch als Expansionsstrecke bezeichnet wird, wird eingangsseitig über eine ringförmige Einströmöffnung 14 mit unter hohem Druck und unter hoher Temperatur stehendem Dampf D beaufschlagt. Der Dampf D durchströmt den Strömungskanal 12 in einer parallel zur Mittelachse 16 der Dampfturbine 2 verlaufenden Hauptströmungsrichtung, wobei er sich arbeitsleistend entspannt und dabei durch Impulsübertragung auf die Laufschaufeln 6 die Turbinenwelle 4 antreibt.The limited by the turbine shaft 4 and the turbine housing 10 flow channel 12, which is also referred to as expansion section, the input side is acted upon by an annular inflow opening 14 with standing under high pressure and high temperature steam D. The steam D flows through the flow channel 12 in a direction parallel to the central axis 16 of the steam turbine 2 extending main flow direction, where it relaxes work and thereby drives the turbine shaft 4 by impulse transmission to the blades 6.

Die Leitschaufeln 8 dienen zur Strömungsführung des als Arbeitsmedium vorgesehenen Dampfes D zwischen jeweils zwei in Strömungsrichtung gesehen aufeinander folgenden Laufschaufelreihen. Ein aufeinander folgendes Paar von einem Kranz von Leitschaufeln 8 oder einer Leitschaufelreihe und von einem Kranz von Laufschaufeln 6 oder einer Laufschaufelreihe wird auch als Turbinenstufe bezeichnet. Der nach dem Durchströmen der Expansionsstrecke entspannte Dampf D sammelt sich in einem endseitig in der Dampfturbine 2 angeordneten Austrittsbereich 18 und wird über eine hier nicht näher dargestellte Leitung aus dem Turbinengehäuse 10 abgeführt.The guide vanes 8 serve to guide the flow of the steam D, which is provided as the working medium, between in each case two rows of blades viewed successively in the direction of flow. A successive pair of a ring of vanes 8 or a row of vanes and a ring of blades 6 or a blade row is also referred to as a turbine stage. The relaxed after flowing through the expansion section steam D accumulates in an end arranged in the steam turbine 2 outlet region 18 and is discharged via a line not shown here from the turbine housing 10.

Das Druckgefälle an den Schaufeln bewirkt einen Schub in Durchströmrichtung. Dieser Schub wird durch einen Schubausgleichskolben 20, der auf der dem Strömungskanal 12 abgewandten Seite ebenfalls mit unter Druck stehendem Dampf D beaufschlagt wird, bis auf einen definierten Restschub kompensiert. Die Gesamtheit der feststehenden Turbinenteile, also das Turbinengehäuse 10 zusammen mit den Leitschaufeln 8, wird auch als Stator 21 bezeichnet. Die rotierenden Teile, also die Turbinenwelle 4 mit den Laufschaufeln 6, werden in ihrer Gesamtheit auch als Turbinenläufer oder Rotor 22 bezeichnet.The pressure gradient across the blades causes a thrust in the direction of flow. This thrust is compensated by a thrust balance piston 20, which is also acted upon on the side facing away from the flow channel 12 with pressurized steam D, to a defined residual thrust. The entirety of the fixed turbine parts, that is to say the turbine housing 10 together with the guide vanes 8, is also referred to as stator 21. The rotating parts, so the turbine shaft 4 with the blades 6, are referred to in their entirety as a turbine rotor or rotor 22.

Zur Realisierung eines hohen Wirkungsgrades sollten die an verschiedenen Stellen zwischen dem Rotor 22 und dem Stator 21 der Dampfturbine 2 auftretenden Leckageströme des Dampfes D minimiert werden. Derartige Leckageströme treten beispielsweise innerhalb der ringförmigen Leckagespalte 26 zwischen der Turbinenwelle 4 und dem jeweils in axialer Richtung endseitig positionierten Randabschnitt des Turbinengehäuses 10 auf, wobei Dampf D in die Umgebung entweicht. Ebenso unerwünscht ist ein Überströmen des Dampfes D innerhalb des zwischen dem Schubausgleichskolben 20 und dem Turbinengehäuse 10 liegenden Leckagespaltes 27. Schließlich existieren zudem Leckagespalte 28, 29 zwischen einem den Laufschaufeln 6 einer Laufschaufelreihe zugeordneten Laufschaufeldeckband 24 und dem umliegenden Turbinengehäuse 10 sowie zwischen einem den Leitschaufeln 8 einer Leitschaufelreihe zugeordneten Leitschaufeldeckband 24 und dem ihm gegenüberliegenden Abschnitt des Rotors 22.To realize a high efficiency, the leakage currents of the steam D occurring at various points between the rotor 22 and the stator 21 of the steam turbine 2 should be minimized. Such leakage flows occur, for example, within the annular leakage gaps 26 between the turbine shaft 4 and the respective edge portion of the turbine housing 10 positioned in the axial direction in the axial direction, whereby vapor D escapes into the environment. Also undesirable is an overflow of the steam D within the lying between the thrust balance piston 20 and the turbine housing 10 leakage gap 27. Finally, there are also leakage gaps 28, 29 between the blades 6 a blade row associated blade cover 24 and the surrounding turbine housing 10 and between a the guide vanes eighth a Leitschaufelreihe associated Leitschaufeldeckband 24 and the opposite section of the rotor 22.

Um die Leckageverluste möglichst gering zu halten, weist die Dampfturbine 2 eine Anzahl von Wellendichtungen 30 zur Abdichtung der Leckagespalte 26 zwischen der Turbinenwelle 4 und dem Turbinengehäuse 10 sowie eine Schubausgleichskolben-Dichtung 32 zur Abdichtung des Leckagespaltes 27 zwischen dem Schubausgleichskolben 20 und dem Turbinengehäuse 10 auf. Ferner sind Dichtelemente 34 zur Abdichtung der Leckagespalte 28, 30 zwischen dem jeweiligen Leitschaufeldeckband und dem Rotor 22 bzw. zwischen dem jeweiligen Laufschaufeldeckband und dem Turbinengehäuse 10 vorgesehen. Die Dichtungen 30, 32, 34 zwischen dem Rotor 22 und dem Stator 21 der Dampfturbine 2 sind in FIG 1 nur schematisch angedeutet und werden im Folgenden näher erläutert.In order to minimize the leakage losses, the steam turbine 2 has a number of shaft seals 30 for sealing the leakage gaps 26 between the turbine shaft 4 and the turbine housing 10 and a thrust balance piston seal 32 for sealing the leakage gap 27 between the thrust balance piston 20 and the turbine housing 10 , Furthermore, sealing elements 34 are provided for sealing the leakage gaps 28, 30 between the respective guide blade cover strip and the rotor 22 or between the respective blade cover strip and the turbine housing 10. The seals 30, 32, 34 between the rotor 22 and the stator 21 of the steam turbine 2 are indicated only schematically in FIG. 1 and will be explained in more detail below.

Die im Detail dargestellten Dichtungsanordnungen 36 in FIG 2 bis 8 zeigen jeweils ein Dichtungssystem zwischen dem Rotor 22 und dem Stator 21 der Dampfturbine 2, welche eine Wellendichtung 30, eine Schubausgleichskolben-Dichtung 32 oder auch eine Turbinenschaufel-Dichtung 34 sein kann. Die Dichtungsanordnung 36 ist dabei an einem Dichtungsträgerelement 38, 40 einer Turbinenkomponente verankert. Für die folgende Diskussion wird angenommen, dass es sich bei der Turbinenkomponente um eine Rotorkomponente 38 und eine Statorkomponente 40 handelt.The sealing arrangements 36 shown in detail in FIGS. 2 to 8 each show a sealing system between the rotor 22 and the stator 21 of the steam turbine 2, which may be a shaft seal 30, a thrust balance piston seal 32 or a turbine blade seal 34. The seal assembly 36 is anchored to a seal carrier element 38, 40 of a turbine component. For the following discussion, it is assumed that the turbine component is a rotor component 38 and a stator component 40.

Die in den FIG 2 bis 8 dargestellten, einen Dichtkörper 42 umfassenden Dichtelemente 32 sind mit einem Ende fest mit der Rotorkomponente 38 oder der Statorkomponente 40 der Dampfturbine 2 verbunden, während das freie Ende in den Leckagespalt 26 hineinragt.The sealing elements 32 comprising a sealing body 42 shown in FIGS. 2 to 8 are connected at one end to the rotor component 38 or the stator component 40 of the steam turbine 2, while the free end projects into the leakage gap 26.

Die FIG 2A und 3A zeigen in Strömungsrichtung 44 gebogene Biegekörper 42 bei einer zum Stillstand der Dampfturbine 2 korrespondierenden Umgebungstemperatur. Der zwischen dem freien Ende des Biegekörpers 42 und der Statorkomponente 40 auftretende Restspalt 46 ist notwendig, um die unterschiedliche thermische Ausdehnung zwischen dem Rotor 22 und dem Stator 21 zu kompensieren. Dieser Restspalt 46 sollte für den Anfahrvorgang der Dampfturbine 2 ausreichend groß sein, so dass der Rotor 22, welcher die Betriebstemperatur schneller erreicht als das Turbinengehäuse 10 der Dampfturbine 2, nicht mit dem Turbinengehäuse 10 kollidiert. Durch den Grad der Biegung des Biegekörpers 42 kann der Restspalt 46 entsprechend der betriebsbedingten Spaltänderung zwischen dem Rotor 22 und dem Stator 21 voreingestellt werden.FIGS. 2A and 3A show bending bodies 42 bent in the flow direction 44 at an ambient temperature corresponding to the stoppage of the steam turbine 2. The between the free end of the bending body 42 and the stator 40th Occurring residual gap 46 is necessary to compensate for the different thermal expansion between the rotor 22 and the stator 21. This residual gap 46 should be sufficiently large for the starting process of the steam turbine 2, so that the rotor 22, which reaches the operating temperature faster than the turbine housing 10 of the steam turbine 2, does not collide with the turbine housing 10. By the degree of bending of the bending body 42, the residual gap 46 can be preset according to the operational gap change between the rotor 22 and the stator 21.

Nach dem Erreichen der Betriebstemperatur der Dampfturbine im Nennlastbetrieb nimmt der Biegekörper 42 aufgrund der Temperaturerhöhung im Leckagespalt 26 eine wie in den FIG 2B und 3B dargestellte gerade Form an, wodurch eine hohe Dichtwirkung durch den relativ kleinen Restspalt 46 erreicht wird.After reaching the operating temperature of the steam turbine in rated load operation of the bending body 42 takes due to the temperature increase in the leakage gap 26 as shown in Figures 2B and 3B straight shape, whereby a high sealing effect is achieved by the relatively small residual gap 46.

Ein aus einem Memorymetall gebildeter Biegekörper 42 ist in den FIG 2A und 2B dargestellt, wobei der Biegekörper mit einem Ende fest mit der Rotorkomponente 38 verbunden ist.
FIG 2A zeigt dabei einen in den Leckagespalt 26 hineinragenden, an einer Stelle des Memorymetalls stark gebogenen Biegekörper und FIG 2B einen Biegekörper 42 mit einer geraden Form, der mit seinem freien Ende in den Leckagespalt 26 hineinragt.
A bending body 42 formed from a memory metal is shown in FIGS. 2A and 2B, wherein the bending body is connected at one end to the rotor component 38.
2A shows a bending body projecting into the leakage gap 26, strongly bent at a location of the memory metal, and FIG. 2B shows a bending body 42 with a straight shape that projects into the leakage gap 26 with its free end.

Um bei einer Änderung der Betriebsweise der Dampfturbine 2 eine dynamische Anpassung des Biegekörpers 42 an den Leckagespalt 26 zu gewährleisten, unterliegt der aus einem Memorymetall gebildete Biegekörper 42 einem Zweiweg-Effekt. Das heißt, eine definierte Formänderung des Biegekörpers 42 tritt sowohl bei dessen Erwärmung als auch bei dessen Abkühlung auf.In order to ensure dynamic adaptation of the bending body 42 to the leakage gap 26 when the mode of operation of the steam turbine 2 changes, the bending body 42 formed from a memory metal is subject to a two-way effect. That is, a defined change in shape of the bending body 42 occurs both during its heating and during its cooling.

Analog zu den FIG 2A und 2B ist in den FIG 3A und 3B ein mit einem Ende stoff- und/oder formschlüssig mit dem Rotor 38 verbundener Biegekörper dargestellt. Hingegen ist dieser als Dichtelement 34 wirksame Biegekörper 42 aus einem Bimetall gebildet, welcher bei einer Temperaturänderung des Biegekörpers 42 seine Form im Unterschied zu einem aus einem Memorymetall gebildeten Biegekörper kontinuierlich ändert.Analogous to FIGS. 2A and 2B, FIGS. 3A and 3B show a bending body which is connected to the rotor 38 in a material and / or form-locking manner. On the other hand, this bending element 42, which acts as a sealing element 34, is made of a bimetal formed, which changes its shape continuously with a temperature change of the bending body 42, in contrast to a bending body formed of a memory metal.

Die in FIG 4 angedeutete Leckagespaltabdichtung ist als Labyrinthdichtung ausgeführt und umfasst drei in Strömungsrichtung 44 des Arbeitsmediums der Dampfturbine 2 hintereinander angeordnete aus einem Memorymetall gebildete Biegekörper 42, wobei der Grad der Biegung der Dichtelemente 34 entgegen der Strömungsrichtung 44 gesehen zunimmt. Dabei sind die Dichtelemente 34 entsprechend einem Temperaturverlauf im Leckagespalt 26 oder entsprechend unterschiedlich eingestellter Formänderungstemperatur ungleich stark gebogen. Der in dieser Abbildung dargestellte Temperaturverlauf entspricht einer kontinuierlichen Temperaturerhöhung in Strömungsrichtung 44 des Arbeitsmediums der Dampfturbine 2.The indicated in Figure 4 Leckagespaltabdichtung is designed as a labyrinth seal and comprises three in the flow direction 44 of the working medium of the steam turbine 2 successively arranged from a memory metal formed bending body 42, wherein the degree of bending of the sealing elements 34 seen opposite to the flow direction 44 increases. In this case, the sealing elements 34 are bent unequally strongly in accordance with a temperature profile in the leakage gap 26 or correspondingly differently adjusted deformation temperature. The temperature profile shown in this figure corresponds to a continuous increase in temperature in the flow direction 44 of the working medium of the steam turbine 2.

Eine Dichtungsanordnung 36 mit drei in Strömungsrichtung 44 hintereinander an der Statorkomponente 40 angeordneten Dichtelementen 34 ist in FIG 5 dargestellt. Jeder der Biegekörper 42 ist aus einem Bimetall gebildet, wobei der in Strömungsrichtung gesehen mittig angeordnete Biegekörper 42 mit seinem freien Ende in eine, durch eine in der Rotorkomponente 38 eingebrachte und im Umfang des Rotors verlaufende Ausnehmung 48 hineinragt.A sealing arrangement 36 with three sealing elements 34 arranged in succession on the stator component 40 in the flow direction 44 is shown in FIG. Each of the bending bodies 42 is formed from a bimetal, wherein the bending body 42 arranged centrally in the flow direction projects with its free end into a recess 48 introduced through a rotor component 38 and extending in the periphery of the rotor.

FIG 6 zeigt drei an der Statorkomponente 40 in Strömungsrichtung 44 gesehen hintereinander angeordnet als Dichtelemente 34 wirksame Biegekörper 42, wobei jeder Biegekörper 42 entgegen der Strömungsrichtung 44 gebogen ist.FIG. 6 shows three bending bodies 42 acting successively on the stator component 40 in the flow direction 44 as effective sealing elements 34, wherein each bending body 42 is bent counter to the flow direction 44.

Eine Dichtungsanordnung 36 in der Ausführung einer Labyrinthdichtung, bei der die als Dichtelemente 34 wirksamen Biegekörper 42 in Strömungsrichtung 44 gesehen hintereinander alternierend an der Statorkomponente 40 und an der Rotorkomponente 38 angeordnet sind, ist in FIG 7 dargestellt. Die Biegekörper weisen dabei eine entgegen der Strömungsrichtung 44 gebogene Form auf.A seal arrangement 36 in the embodiment of a labyrinth seal in which the bending bodies 42 acting as sealing elements 34 are arranged alternately one behind the other on the stator component 40 and on the rotor component 38 as seen in the flow direction 44 is shown in FIG. In this case, the bending bodies have a shape bent counter to the flow direction 44.

FIG 8 zeigt einen mehrfach gebogenen Biegekörper 42, bestehend aus einem Memorymetall, beispielsweise eine NiTi-, CuZn- oder FeNiAl-Legierung, an dessen freien Ende zur Verbesserung der Dichtwirkung Borsten 50 angebracht sind. Durch eine derartige Geometrie des Biegekörpers 42 und einer damit vergleichsweise großen Abmessung des Bimetalls, erhöht sich die thermodynamische Effizienz wesentlich gegenüber den in den vorangegangenen Figuren dargestellten Dichtelementen 34. Eine weiterer wesentlicher Vorteil dieser Dichtungsanordnung ist die Kombination einer Borstendichtung mit dem erfindungsgemäßen Biegekörper 42, welcher als Aktor wirksam ist. Dabei ist der Biegekörper 42 an einem Ende mit dem Rotor 38 form- und/oder kraftschlüssig verbunden. Von dem freien Ende des Biegekörpers 42 stehen in den Leckagespalt hineinragende Borsten 50 ab. Die Steuerung, d. h. das öffnen und Schließen der Dichtung, steht bei einer derartigen Dichtungsanordnung in Wechselwirkung mit der auftretende Temperaturdifferenz im Leckagespalt. Somit ist der Leckagestrom von der jeweiligen Dichtstellung abhängig. Das auf diese Weise geschaffene Dichtungssystem weist auch bei großen Änderungen der Spaltbreite 26 ausgesprochen gute Dichteigenschaften auf.8 shows a multiply bent bending body 42 consisting of a memory metal, for example a NiTi, CuZn or FeNiAl alloy, at the free end of which bristles 50 are attached to improve the sealing effect. By such a geometry of the bending body 42 and thus a comparatively large dimension of the bimetal, the thermodynamic efficiency increases significantly compared to the sealing elements 34 shown in the preceding figures. Another essential advantage of this seal arrangement is the combination of a bristle seal with the bending body 42 according to the invention, which is effective as an actor. In this case, the bending body 42 is connected at one end to the rotor 38 positively and / or non-positively. From the free end of the bending body 42 are projecting into the leakage gap bristles 50 from. The controller, d. H. the opening and closing of the seal is in such a seal arrangement in interaction with the temperature difference occurring in the leakage gap. Thus, the leakage current depends on the respective sealing position. The sealing system created in this way has very good sealing properties even with large changes in the gap width 26.

Im Ausführungsbeispiel ist die Funktionsweise des jeweiligen Dichtelements anhand einer Dampfturbine erläutert. Selbstverständlich können derartige Dichtelemente aber auch in anderen geeigneten Systemen oder thermischen Strömungsmaschinen, vorzugsweise in stationären Gasturbinen, zum Einsatz kommen.In the embodiment, the operation of the respective sealing element is explained with reference to a steam turbine. Of course, such sealing elements can also be used in other suitable systems or thermal turbomachines, preferably in stationary gas turbines.

Claims (8)

Dichtelement (34) zur Abdichtung eines von einem Strömungsmedium durchströmbaren Leckagespalts (26, 27, 28, 29) zwischen einem Rotor (22) und einem Stator (21) einer thermischen Strömungsmaschine,
welches einen Biegekörper (42) aufweist, der in Abhängigkeit seiner Temperatur seine Form verändert.
Sealing element (34) for sealing a leakage gap (26, 27, 28, 29) through which a flow medium can flow between a rotor (22) and a stator (21) of a thermal turbomachine,
which has a bending body (42) which changes its shape as a function of its temperature.
Dichtelement (34) nach Anspruch 1,
dessen Biegekörper (42) als Aktor für ein von ihm verschiedenes und hinsichtlich seiner Dichtwirkung einstellbares Dichtelement (34) wirksam ist.
Sealing element (34) according to claim 1,
whose bending body (42) is effective as an actuator for a different from him and with respect to its sealing effect adjustable sealing element (34).
Dichtelement (34) nach Anspruch 1,
dessen Biegekörper (42) bei einer zum Stillstand der Strömungsmaschine korrespondierenden Temperatur des Biegekörpers (42) stärker gebogen oder geknickt ist als bei einer zum Nennlastbetrieb der zugehörigen Strömungsmaschine korrespondierenden Temperatur des Biegekörpers (42).
Sealing element (34) according to claim 1,
whose bending body (42) is more bent or kinked at a temperature of the bending body (42) corresponding to the standstill of the turbomachine than at a temperature of the bending body (42) corresponding to the rated load operation of the associated turbomachine.
Dichtelement (34) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dessen Biegekörper (42) aus einem Bimetall gebildet ist.Sealing element (34) according to one of claims 1 to 3, whose bending body (42) is formed of a bimetal. Dichtelement (34) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dessen Biegekörper (42) aus einem Memorymetall gebildet ist.Sealing element (34) according to one of claims 1 to 4, whose bending body (42) is formed of a memory metal. Dichtelement (34) nach Anspruch 5,
wobei die Formänderung des Memorymetalls einem Zweiweg-Memory-Effekt unterliegt.
Sealing element (34) according to claim 5,
wherein the shape change of the memory metal is subject to a two-way memory effect.
Dichtelement (34) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei der Biegekörper (42) mit von ihm abstehenden Bürstenhaaren (50) versehen ist.
Sealing element (34) according to one of claims 1 to 6,
wherein the bending body (42) is provided with brush hairs (50) protruding therefrom.
Thermische Strömungsmaschine,
insbesondere Gasturbine oder Dampfturbine (2),
mit einem Rotor (22) und mit einem Stator (21),
bei der ein zwischen dem Rotor (22) und dem Stator (21) gelegener, von einem Strömungsmedium durchströmbarer Leckagespalt (26, 27, 28, 29) mit mindestens einem Dichtelement (34) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 abgedichtet ist.
Thermal Turbomachine,
in particular gas turbine or steam turbine (2),
with a rotor (22) and with a stator (21),
in which a leakage gap (26, 27, 28, 29) located between the rotor (22) and the stator (21) and permeable by a flow medium is sealed with at least one sealing element (34) according to one of claims 1 to 7.
EP06022060A 2006-10-20 2006-10-20 Sealing element for sealing a leakage passage between a rotor and a stator of a turbomachine. Withdrawn EP1914388A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP06022060A EP1914388A1 (en) 2006-10-20 2006-10-20 Sealing element for sealing a leakage passage between a rotor and a stator of a turbomachine.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP06022060A EP1914388A1 (en) 2006-10-20 2006-10-20 Sealing element for sealing a leakage passage between a rotor and a stator of a turbomachine.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1914388A1 true EP1914388A1 (en) 2008-04-23

Family

ID=37942144

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP06022060A Withdrawn EP1914388A1 (en) 2006-10-20 2006-10-20 Sealing element for sealing a leakage passage between a rotor and a stator of a turbomachine.

Country Status (1)

Country Link
EP (1) EP1914388A1 (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2339124A1 (en) * 2009-12-28 2011-06-29 Siemens Aktiengesellschaft Rotor with brush seal and corresponding manufacturing method
DE102014203946A1 (en) 2014-03-05 2015-09-10 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Adaptive seal
EP3845783A1 (en) * 2020-01-03 2021-07-07 Raytheon Technologies Corporation Brush seal with shape memory alloy
EP3940202A1 (en) * 2020-07-15 2022-01-19 The Boeing Company Labyrinth barrier with members constructed of a shape memory material
US20230008935A1 (en) * 2021-07-09 2023-01-12 General Electric Company Airfoil arrangement for a gas turbine engine utilizing a shape memory alloy
US11598419B2 (en) 2020-07-15 2023-03-07 The Boeing Company Seal assembly with actuation members constructed of shape memory material
US11674599B2 (en) 2020-07-15 2023-06-13 The Boeing Company Seal assembly including shape memory stiffening members
EP4269752A1 (en) * 2022-04-28 2023-11-01 Hamilton Sundstrand Corporation Additively manufactured multi-metallic adaptive rotor tip seals
US11927112B2 (en) 2020-04-28 2024-03-12 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Sealing device and rotary machine

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1857961A (en) * 1927-12-15 1932-05-10 Westinghouse Electric & Mfg Co Bi-metal packing
JPS5912102A (en) * 1982-07-12 1984-01-21 Toshiba Corp Labyrinth packing
JPS5918209A (en) * 1982-07-21 1984-01-30 Toshiba Corp Labyrinth packing for low temperature heat gas turbine
JPS6098268A (en) * 1983-11-04 1985-06-01 Toshiba Corp Shaft seal for axial-flow rotary machine
FR2738046A1 (en) * 1995-08-23 1997-02-28 Snecma Labyrinth seal between stator and rotor in gas turbine of e.g. aircraft engine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1857961A (en) * 1927-12-15 1932-05-10 Westinghouse Electric & Mfg Co Bi-metal packing
JPS5912102A (en) * 1982-07-12 1984-01-21 Toshiba Corp Labyrinth packing
JPS5918209A (en) * 1982-07-21 1984-01-30 Toshiba Corp Labyrinth packing for low temperature heat gas turbine
JPS6098268A (en) * 1983-11-04 1985-06-01 Toshiba Corp Shaft seal for axial-flow rotary machine
FR2738046A1 (en) * 1995-08-23 1997-02-28 Snecma Labyrinth seal between stator and rotor in gas turbine of e.g. aircraft engine

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2339124A1 (en) * 2009-12-28 2011-06-29 Siemens Aktiengesellschaft Rotor with brush seal and corresponding manufacturing method
DE102014203946A1 (en) 2014-03-05 2015-09-10 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Adaptive seal
EP3845783A1 (en) * 2020-01-03 2021-07-07 Raytheon Technologies Corporation Brush seal with shape memory alloy
US11293552B2 (en) 2020-01-03 2022-04-05 Raytheon Technologies Corporation Brush seal with shape memory alloy
US11927112B2 (en) 2020-04-28 2024-03-12 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Sealing device and rotary machine
US11674599B2 (en) 2020-07-15 2023-06-13 The Boeing Company Seal assembly including shape memory stiffening members
EP3940202A1 (en) * 2020-07-15 2022-01-19 The Boeing Company Labyrinth barrier with members constructed of a shape memory material
US20220018444A1 (en) * 2020-07-15 2022-01-20 The Boeing Company Labyrinth barrier with members constructed of a shape memory material
US11592112B2 (en) * 2020-07-15 2023-02-28 The Boeing Company Labyrinth barrier with members constructed of a shape memory material
US11598419B2 (en) 2020-07-15 2023-03-07 The Boeing Company Seal assembly with actuation members constructed of shape memory material
US20230008935A1 (en) * 2021-07-09 2023-01-12 General Electric Company Airfoil arrangement for a gas turbine engine utilizing a shape memory alloy
US11668317B2 (en) * 2021-07-09 2023-06-06 General Electric Company Airfoil arrangement for a gas turbine engine utilizing a shape memory alloy
EP4269752A1 (en) * 2022-04-28 2023-11-01 Hamilton Sundstrand Corporation Additively manufactured multi-metallic adaptive rotor tip seals
US20230349299A1 (en) * 2022-04-28 2023-11-02 Hamilton Sundstrand Corporation Additively manufactures multi-metallic adaptive or abradable rotor tip seals

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1914388A1 (en) Sealing element for sealing a leakage passage between a rotor and a stator of a turbomachine.
EP1131537B1 (en) method for operating a turbo-machine
CH704526A1 (en) Seal assembly for a thermal machine.
EP2044293B1 (en) Gas turbine with a peripheral ring segment comprising a recirculation channel
EP2105640B1 (en) Leaf seal for turbomachine
DE102013108862A1 (en) Seal design and active gap control strategy for turbomachinery
CH705551A1 (en) The self-adjusting device for controlling the clearance, especially in the radial direction between rotating and stationary components of a thermally loaded turbomachinery.
DE102008003301A1 (en) Retractable active seals for turbomachinery and associated method
WO2000070193A1 (en) Turbo-machine comprising a sealing system for a rotor
DE4330380A1 (en) Exhaust turbocharger with multi-part bearing housing
EP2239423A1 (en) Axial turbomachine with passive blade tip gap control
EP2647795A1 (en) Seal system for a turbo engine
EP1180197A1 (en) Sealing system for a rotor of a turbo engine
EP0992656B1 (en) Turbomachine to compress or expand a compressible medium
DE102005030426A1 (en) Rotor gap control device for a compressor
EP0984138B1 (en) Turbomachine with shaft cooling
EP1222400A1 (en) Method and device for the indirect cooling of a flow regime in radial slits formed between the rotors and stators of turbomachines
EP2527600A1 (en) Turbo machine
EP3392463B1 (en) Flow engine
WO2009109430A1 (en) Sealing arrangement and gas turbine
EP1746256A1 (en) Reduction of gap loss in turbomachines
EP1654440B1 (en) Gas turbine having a sealing element in the area of the vane ring or of the moving blade ring of the turbine part
EP1731715A1 (en) Transition between a combustion chamber and a turbine
EP2087208B9 (en) Turbo engine
DE102010036071A1 (en) Housing-side structure of a turbomachine

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL BA HR MK RS

AKX Designation fees paid
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20081024

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: 8566